江南地面热通量对江淮气旋暴雨影响的模拟研究

通过对一次江淮气旋暴雨个例的数值模拟，研究地面热通量与大尺度流型结合作用对气旋降水系统的影响。过程前期存在南北两大片地面热通量正值区，北片位于气旋所在处及其前方，南片位于上游低空急流处。模拟比较两片地面热通量的作用发现，前期南片地面热通量，特别是强潜热通量，通过与其上空低空急流的共同作用，对后期下游江淮气旋降水系统的加强起着更为重要的作用。对其机制的初步探讨表明：由地面通量进入低层大气的水汽，通过西南气流向长江中下游输送，改变下游大气的温湿结构，并通过积云对流和层状云雨潜热释放等非绝热过程。

青藏高原西部的地面热源强度及地面热量平衡

以 1997年 11月至 1998年 10月青藏高原西部改则和狮泉河地区自动气象站 (AWS)连续观测的近地层梯度资料 ,采用廓线通量法计算出观测期逐日的总体输送系数 ,进而用总体公式得出两站逐日的地面感热和潜热通量。结果表明 :在此观测期内青藏高原西部不论冬夏地面皆为热源 ,地面热源强度具有明显的季节变化 ,两站地面热源强度的年平均值分别为 82 .5W m2 和 6 8.2W m2 。结合辐射和土壤热通量观测资料揭示了两站的地面热量平衡状况 ,用地面热量平衡方程对以上结果进行了闭合误差检验。

春夏季转换期东亚地表热通量对温度月际变化的影响

利用1948-2003年的NCEP／NCAR再分析资料，分析了东亚地区春夏季节转换期间地面气温变化趋势以及地面热通量对温度季节变化的影响。结果表明，东亚地区4～7月地面气温月际变化存在明显的与纬度有关的南北向差异、与海陆分布有关的东西向差异以及大陆上中低纬地区以90°E为分界线的东西向差异，大陆上温度月际变化比海洋上显著。通过对月际变温指数的研究发现，中南半岛以及高原东侧在4～5月月际变温明显，印度半岛及高原西侧6～7月月际变温明显，表明月际最大变温有从90°E以东地区向90°E以西地区推进的过程。研究月际变温与地面热通量关系发现，高纬地区大陆上月际温度变化主要与太阳辐射以及潜热变化关系较大，而中低纬地区大陆上月际变温与感热、潜热以及辐射关系都比较密切，且90°E以东的中南半岛及邻近地区的4～5月的月际变温与地面热通量的相关关系最为显著，90°E以西的印度半岛及邻近地区6～7月的月际变温与热通量相关关系最为明显，此时青藏高原西侧辐射以及感热加热作用显著。对于热通量与地面月际变温显著相关区域的进一步分析表明，地面热通量对于温度场的直接影响主要表现在近地层，在高层，两者之间相关关系复杂。

春季裸地土壤水分监测的地面响应模型研究

在分析辐射平衡各分量的基础上提出在计算直接辐射的同时,考虑地面温度对有效辐射的影响和初始土壤湿度对蒸发潜热的影响,以及用地面温差计算热容量等因素,分析了计算土壤热容量的物理方程,在此基础上提出利用初始土壤湿度、地面平均温度和地面温差计算土壤湿度的卫星遥感地面响应的统计模型,为了解土壤理化性质,维护和改善土壤生态环境的平衡及决策部门作出抗旱、减灾的决策提供了客观、科学的依据。

地面加热对沙尘暴数值模拟结果的影响研究

利用沙尘数值预报模式并针对2002年3月18—20日典型沙尘暴过程,模拟研究了地面热通量对沙尘暴的影响及其机制。结果发现,沙尘天气数值预报模式较准确地模拟了本次沙尘暴过程。模式对白天地面加热强度和夜间地面冷却强度均有一定程度的高估。地面热通量能够使沙尘暴明显增强,同时也通过导致地面风速、层结稳定度、地面摩擦速度产生明显的日变化,进而导致沙尘暴强度的日变化。地面热通量影响地面风速的方式是导致混合层形成,从而有利于产生高空动量下传。另外,沙尘暴发生时地面热通量主要影响地面和行星边界层中的天气要素,随时间推移地面热通量能够持续影响上升运动强度,且这一影响从边界层逐渐向上扩展到自由大气,并达到500hPa以上。

2018年8月22日宁夏北部局地浓雾天气形成机制分析

利用宁夏972个地面自动站的10 m风场、2 m温度及露点温度,银川、大武口、平罗、贺兰4个常规地面观测站的能见度、温度及相对湿度逐时观测资料和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim逐6 h再分析资料(0.125°×0.125°),对2018年8月22日宁夏北部局地突发浓雾天气过程的环流形势、逆温结构及其热力、动力条件和形成维持机制进行分析。结果表明:8月22日宁夏北部局地浓雾发生在地面冷高压、高空暖脊及近地面微风的静稳天气条件下;较为深厚的暖平流和近地面冷空气侵入所形成的稳定大气层结,是大雾形成的必要条件;弱上升运动使混合层扩展至840 hPa左右,是该地区雾的发展和维持的重要原因。在本次过程中,深厚的弱水汽辐合较水汽自身的饱和与否更为重要,是大武口站浓雾形成的关键性因素。浓雾呈现平流—辐射雾特征,地面热通量在过程前期促进浓雾的发生,后期对浓雾起到抑制作用。